特早熟甘蓝型春油菜产量相关性状的杂种优势分析

油菜是我国重要的油料作物,其中白菜型油菜在我国高海拔、高纬度春油菜区大面积种植,但其产量较低、品质差、育种难度大。为实现春油菜区的最重要育种目标,即培育出特早熟高产优质甘蓝型春油菜替代白菜型油菜,本研究对特早熟甘蓝型春油菜恢复系与不育系进行特异酶切位点扩增片段测序(SLAF-seq),分析遗传族群关系,在每类按比例选取部分恢复系与不育系配制组合,分析杂种表现、杂种优势及杂优模式。结果表明,98份甘蓝型油菜被分为五类。其中,第四类中包含不育系,恢复系与不育系的遗传距离介于0.01~0.52,平均遗传距离为0.35;第五类群恢复系与不育系遗传距离最大,介于0.45~0.52之间;在小区产量前二十的组合中,不育系×第五类恢复系组合10个,产量最高组合为(64-1)×16D3(第五类)。结合杂种表现和杂种优势结果,说明以特早熟不育系×第五类恢复系组配杂交组合,后代中产生强优势杂交种的潜力较大。本研究为后续特早熟甘蓝型油菜杂交种选育提供了亲本选择的分子依据,可促进春油菜区特早熟杂交育种进程。

基于3个甘蓝型春油菜Pol CMS的优良恢复系选育

为选育出优良的恢复系父本,能够与春油菜区优良的春性甘蓝型油菜波里马细胞质雄性不育系(Pol CMS)配制出强优势杂交组合,先利用简化基因组测序技术(SLAF-seq)开发3个不育系和118个恢复系的SNP标记,对材料进行聚类分析,根据父母本花期相遇原则,从每一类选取数量不等的恢复系,共40个恢复系,分别与3个不育系采用NCⅡ设计配制120个杂交组合,分别进行配合力效应、杂种优势及双亲遗传距离与杂种表现的相关性分析。结果表明:遗传聚类将121份甘蓝型油菜资源分为5大类,大多数相同类型的品系被聚在了同一类,3份不育系均被聚在了第Ⅴ类;43份亲本的一般配合力(generalcombiningability,GCA)的变化范围为-20.78~30.42,恢复系R83、R107和R13的GCA较大,不育系GCA较大的为S3(105A),特殊配合力较大的组合有S3×R13、S1×R48、S3×R11、S2×R89;组合S3×R13的产量超标优势和超亲优势最大,分别为37.12%和42.52%。遗传距离与单株产量呈极显著正相关,相关系数为0.390。与3个不育系组配的杂交组合中,产量排名前20位的亲本恢复系大部分来自和不育系遗传距离较大的Ⅰ类,并且在春油菜区大面积推广的品种,如青杂2号、青杂7号、青杂9号、青杂12号,均为被聚在Ⅰ类的恢复系与不育系S3(105A)组配的杂交种。因此认为,(S×Ⅰ类恢复系)组配模式可以获得强优势甘蓝型春油菜杂交组合。该研究不仅为后续甘蓝型油菜杂交种选育提供了亲本选择的分子依据,也将促进春油菜区的杂交育种进程。

青海芥菜型油菜多室基因Bjln2连锁标记的SCAR转化

为了提高多室油菜分子标记辅助选择育种的效率,以青海芥菜型多室油菜与新芥为亲本构建的BC4分离群体为试验材料,将前人测序的11个与Bjln2连锁的AFLP标记的特异性片段序列信息作为研究基础,根据测序信息设计了12对SCAR引物,将复杂的AFLP标记转化为操作简便的SCAR标记。结果表明:设计的12对SCAR引物中,AFLP组合SA09MG08和SA10MC16被成功转化,多态性良好。由于该标记在BC4分离群体中得到验证,可利用该SCAR标记苗期对多室与二室进行鉴定,有效提高育种效率。

甘蓝型春油菜开花时间主效QTL cqDTFA2a近等基因系的构建

为了加快春油菜开花时间QTL的精细定位,本研究基于前期早花QTL初步定位的结果,采用连续多代回交结合分子标记辅助选择的方法,对NN DH群体中含有目标位点的1个DH系与晚花亲本No.5246杂交获得F1,构建目标位点的近等基因系分离群体。结果表明:筛选出2对前景选择引物和8对背景选择引物;利用2对前景选择引物对BC1F1和BC2F1世代材料进行筛选,得到的目标基因型单株分别为34株和87株;利用8对AFLP引物对BC2F1代材料进行背景分析,该世代背景回复率的平均值为83.9%。本研究为油菜开花时间主效QTL的精细定位和克隆奠定了基础。

不同环境条件对甘蓝型油菜多室角果率的影响

为探究油菜多室性状稳定表达的条件,本研究以甘蓝型二室油菜“青油14”和甘蓝型多室油菜“1332”及二者构建的近等基因系为材料,在元谋和西宁分别进行了两季的种植试验,分析不同环境条件对甘蓝型油菜多室角果率的影响。结果表明:甘蓝型多室油菜“1332”及多室近等基因系的多室角果率在元谋和西宁试验地差异极显著,西宁试验地甘蓝型油菜多室角果率极显著高于元谋试验地;在甘蓝型油菜的整个生育期,元谋和西宁试验地的日照时数较平均温度变化显著,日照时数是影响甘蓝型油菜多室角果率的主要因素。本研究结果对多室材料育种具有参考意义。

利用QTL-seq技术定位甘蓝型春油菜早花位点cqDTFC8及其近等基因系构建

开花是植物生殖生长的重要阶段,适宜的开花时间对作物的产量具有重要的影响,定位开花基因可以为开花机理的研究奠定基础。本文以已构建完成的甘蓝型春油菜(Brassica napus)花期加倍单倍体(DH)群体为材料,利用数量性状定位测序(QTL-seq)和分子标记辅助选择(MSA)对甘蓝型春油菜中C8染色体上早花位点cqDTFC8进行定位和近等基因系构建。结果表明:早花位点cqDTFC8被定位在C8染色体上1.3~6.0 Mb的范围,该区域共筛选出有多态性位点且在NCBI上有注释的基因20对,其中两个与光周期调控有关,分别为BnaC-08g04860D和BnaC08g04960D。以晚花亲本No.5246为轮回亲本,DH系ZW189为供体亲本,通过前、背景选择进行cqDTFC8位点的近等基因系构建,在BC1F1群体中获得背景回复率为62%的植株12株,在BC2F1中获得回复率85%的22株;将BC3F1中回复率95%以上且含有早花位点cqDTFC8的17株作为近等基因系入选株系。本研究拟为甘蓝型春油菜的早花位点的基因克隆和早花分子育种提供参考依据。

特早熟甘蓝型春油菜恢复系核心种质构建

通过对特早熟甘蓝型春油菜恢复系种质资源进行评价和利用,降低育种工作中恢复系与不育系选配杂交组合的工作量,从而更好地为杂交种选育服务。通过对97份波里马雄性不育系的恢复系进行简化基因组(SLAFseq)测序,开发SNP标记,进而分析群体遗传关系,构建核心种质群体。结果显示,共获得527872个SLAF标签,842248个有效SNP;利用有效SNP对97份种质资源进行聚类分析,可将其分为5类;利用Core Hunter构建核心种质,构建了C30核心种质29份,C40核心种质38份,C30和C40核心种质平均等位基因覆盖度分别为99.89%和99.96%,这些材料能够代表整个资源的变异程度,达到了构建核心种质的要求。